题目
小文的体重为600 N，当他使用如图所示的滑轮组匀速提升水中的体积为0.01m3的重物A时（重物始终未出水面），他对地面的压强为8.75×103Pa． 已知小文与地面的接触面积为400cm2。当他用此滑轮组在空气中匀速提升重物B时，滑轮组的机械效率是80%。已知重物A与重物B所受重力之比GA：GB=5：12，若不计绳重和摩擦，g取10N/kg． 求：
（1）提升重物A时小文对地面的压力
（2）物体A的密度
（3）在水中提升重物A时滑轮组的机械效率
（4）重物A完全出水面后，以0.2m/s的速度匀速上升，小文拉绳的功率P |
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题型：计算题难度：偏难来源：北京模拟题
所属题型：计算题
试题难度系数：偏难
答案
解：
（1）F支=F压=p人S人=8.75×103Pa×400×10-4m2=350 N；
（2）F拉=G人-F支=600N-350N=250N，F浮=ρ水gVA = 1×103kg/m3×10 N/ kg×0.01m3=100 N， GA +G动 =2F拉+F浮=2×250 N+100 N = 600 N，GA + G动= 600N，
B在空气中： ，GA：GB =5：12，由①②③式可得GA=375 N， G动=225 N， =3.75×103kg/m3 ；
（3）A在水中  = 55% ；
（4）P=F'拉.v拉=   ×2×0.2 m/s =120W。 |
考点梳理
初中二年级物理试题“ 小文的体重为600N，当他使用如图所示的滑轮组匀速提升水中的体”旨在考查同学们对
密度的计算、
压强的大小及其计算、
功率的计算、
机械效率的计算、
……等知识点的掌握情况，关于物理的核心考点解析如下：
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根据试题考点，只列出了部分最相关的知识点，更多知识点请访问初二物理。
- 密度的计算
- 压强的大小及其计算
- 功率的计算
- 机械效率的计算
考点名称：密度的计算
密度换算公式：
密度的公式：ρ=m/V(ρ表示密度、m表示质量、V表示体积)
密度公式变化：m=ρV、V=m/ρ
正确理解密度公式：
理解密度公式时，要注意条件和每个物理量所表示的特殊含义。从数学的角度看有三种情况（判断正误）：
1. 同种物质:
（1）ρ一定时，m和V成正比；（因为ρ=m/V，ρ一定，m增大，V也增大，所以成正比）
（2）m一定时，ρ与V成反比；（因为m=ρv,m一定，v增大，ρ变小，所以成反比）
（3）V一定时，ρ与m成正比。
结合物理意义，三种情况只有（1）的说法正确，（2）（3）都是错误的。
因为同种物质的密度是一定的，它不随体积和质量的变化而变化，所以在理解物理公式时，不可能脱离物理事实，不能单纯地从数学的角度理解物理公式中各量的关系。
常用气体密度换算：
1．干空气密度
密度是指单位体积空气所具有的质量, 国际单位为千克/米3（kg/m3 ），一般用符号ρ表示。其定义式为： ρ = M/V (1--1)
式中 M——空气的质量，kg；
V——空气的体积，m3。
空气密度随空气压力、温度及湿度而变化。上式只是定义式，通风工程中通常由气态方程求得干、湿空气密度的计算式。由气态方程有：
ρ=ρ0*T0*P/P0*T (1--2)
式中 ：ρ——其它状态下干空气的密度，kg/m3；
ρ0——标准状态下干空气的密度，kg/m3；
P、P0——分别为其它状态及标准状态下空气的压力，千帕（kpa）；
T、T0——分别为其它状态及标准状态下空气的热力学温度，K。
标准状态下，T0=273K，P0=101.3kPa时,组成成分正常的干空气的密度ρ0=1.293kg/m3。将这些数值代入式（1-2），即可得干空气密度计算式为：
ρ = 3.48*P/T(1--3)
使用上式计算干空气密度时，要注意压力、温度的取值。式中P为空气的绝对压力，单位为kPa；T为空气的热力学温度（K），T=273+t, t为空气的摄氏温度（℃）。
2．湿空气密度
对于湿空气，相当于压力为P的干空气被一部分压力为Ps的水蒸汽所占据，被占据后的湿空气就由压力为Pd的干空气和压力为Ps的水蒸汽组成。根据道尔顿分压定律，湿空气压力等于干空气分压Pd与水蒸汽分压Ps之和，即：P=Pd+Ps。
根据相对湿度计算式，水蒸汽分压Ps=ψPb，根据气态方程及道尔顿的分压定律，即可推导出湿空气密度计算式为：
ρw=3.48*P(1-0.378*ψ*Pb/P)/T (2--1)
式中 ρw ——湿空气密度,kg/m3；
ψ——空气相对湿度，%；
Pb——饱和水蒸汽压力，kPa(由表2-1-1确定)。
其它符号意义同上。
考点名称：压强的大小及其计算
压强的定义
物体单位面积上受到的压力叫做压强，压强是反映压力作用效果的物理量，帕斯卡简称帕(符号是Pa)是国际制主单位，1Pa=lN／m2
压强的计算公式
一般，压强的计算公式为：P=F/S，式中p单位是：帕斯卡，简称：帕，1帕=1牛/米2，压力F单位是：牛;受力面积S单位是：米2。但液体和固体的压强是不一样的，
液体压强公式：P=ρgh 式中g=9.8N/kg 或g=10N/kg, h的单位是m , ρ的单位是kg/m^3; , 压强P的单位是Pa。
固体压强公式：P=F/S，F是压力，S是压力面积
影响压强大小相关的因素：
压强是单位面积上受到的压力大小，等于用压力除以受力面积，所以压强只与压力和受力面积有关。在压力不变的条件下，受力面积越大压强越小，在受力面积不变的条件下，压力越大压强越大。简单的说，大气压强是某一点(测量点)处垂直于地面的单位面积上的空气的质量(重量)，这就很好理解啦，大气包围着地球，大气圈的外表面是圆的，那么地球某处海拔越高则其上部的气柱越短(越轻)，反之亦然。 但地球上某点的大气压强又不是恒定不变的，变化的原因就是其上气柱的质量(重量)在变化，重量变化的原因是大气的流动。温度更低的大气流动过来则大气压强就会变大;温度更高的大气流动过来则大气压强就会变小。这是因为温度高的大气的密度(重量)小，温度低的大气的密度(重量)大。
对压强公式P=F/S的理解
1.此公式适用于任何情况，即固体、液体、气体的压强计算都可用此公式。
2.此公式中各物理量单位分别是p→Pa、F→N、s→m2。在计算物体的压强时，只有当F的单位为N，S 的单位为m2时，压强的单位才能是Pa，因此在计算中必须统一单位。
3.一张报纸平放时对桌子的压强约0.5Pa。成人站立时对地面的压强约为1.5×104Pa，它表示：人站立时，其脚下每平方米面积上，受到脚的压力为1.5× 104N。
4.公式中的，是压力而不是重力。即使在某些情况下，压力在数值上等于物体所受的重力，也不应把公式直接写成p=G/S，而应先注明F=G得：P=F/S=G/S。
5.公式中的受力面积S，是指受力物体发生形变的那部分面积，也就是两物体的实际接触面积，而不一定是受力物体的表面积。如图所示，一个圆台形物体置于水平地面上，分别采用A、B两种方式放置，对地面的压力不变，但图A中受力面积是S2，图B中受力面积为S1，而它们都与水平地面的面积大小无关。
6. 由公式推导出F=pS和S=F/P,可用于计算压力和受力面积的大小。
考点名称：功率的计算
功率：单位时间里完成的，叫做功率，表示作功快慢程度的物理量，通常用P表示，故功率等于作用力与物体受力点速度的标量积。
功率的计算公式
功率可分为电功率，力的功率等，故计算公式也有所不同。
电功率计算公式：P=W/t =UI;在纯电阻电路中，根据欧姆定律U=IR代入P=UI中还可以得到：P=I²R=(U²)/R
在动力学中：功率计算公式：1.P=W/t(平均功率)2.P=FV;P=Fvcosa(瞬时功率)
因为W=F(f力)×S(s位移)(功的定义式)，所以求功率的公式也可推导出P=F·v：P=W /t=F*S/t=F*V(此公式适用于物体做匀速直线运动)
功率计算公式的应用
例：用杠杆来撬一重为2400 N的大石块，当手在5 s内用300 N的力按杠杆，将杠杆一端压下1.6 m，大石块被举高多少m?人做功的功率为多大?(不计杠杆的重力和摩擦)
思路导航：(1)解答此题的关键是能够想到功的原理，往往有同学会用杠杆原理来解答此题，存在这种错误的同学主要是没有正确理解什么是力臂，题中给出的1.6 m是动力沿动力的方向通过的距离，而不是动力臂，题中要求的大石块被举高的高度恰好就是阻力沿阻力方向通过的距离。人对杠杆做的功即动力对杠杆做的功W1=Fs=300 N×1.6 m=480 J(注意：F和s对应)，根据功的原理，W1=W2。
W2=G物h=2400 N×h. 480 J=2400×h，解得：h=0.2 m。
(2)人做功的功率就是动力做功的功率为96 W。
方法指导：利用杠杆做功时，在杠杆平衡的时候，根据功的原理和杠杆原理。
考点名称：机械效率的计算
机械效率
机械效率是指任何机械本身都受到力的作用，相对运动的零件间又存在摩擦，所以使用任何机械，除了做有用功外，都不可避免地要做额外功。这时动力所做的总功等于有用功加额外功。机械效率用来衡量机械对机械能有效利用的程度，只考虑机械能传递过程中的摩擦损失，而不考虑由非机械能转变成机械能过程中的能量损失。
机械效率的计算公式
机械效率指有用功与总功的比值，用符号η表示，计算公式为η=W有/W总*100%，用符号η表示。
功、功率和机械效率的比较
影响机械效率的因素
1.从额外功考虑——机械自重、机械的摩擦影响机械效率。例如，我们用轻便的塑料桶打水，而不用很重的铁桶打水。
2.从有用功考虑——例如，在研究滑轮组的机械效率时，我们会发现同一个滑轮组，提起的重物越重，机械效率越高。
